Czy warto zastosować pompę ciepła do ogrzewania domu?

Przemysł pompowy nie stoi w miejscu i pojawiają się nowe rozwiązania inżynieryjne oparte na znanej technologii. Marketerzy, zainteresowani zyskiem i zwiększeniem sprzedaży, często ukrywają dane o tym czy innym produkcie, promując go jako rewolucyjny, nie mający analogów. Najbardziej oczywisty przykład – pompy ciepła. Materiały reklamowe nie opisują zasady działania takich urządzeń ani poziomu ich efektywności dla ogrzewania domu. Jednak, aby zrozumieć, jak rzeczy działają i jak użyteczny może być ten lub inny system, można z tego materiału.

Co to jest pompa ciepła i jakie są jej zastosowania

Techniczna definicja pompy ciepła to urządzenie służące do przenoszenia energii z jednego obszaru do drugiego przy jednoczesnej poprawie wydajności. Ta mechanika jest łatwa do zilustrowania. Wyobraźmy sobie wiadro z zimną wodą i szklankę z gorącą wodą. Do ich ogrzania od określonego punktu cieplnego zużywa się taką samą ilość energii. Jednak skuteczność jego stosowania jest różna. Jeśli jednocześnie obniżymy temperaturę wiadra z wodą o 1 stopień, to powstała w ten sposób energia cieplna może doprowadzić ciecz w szklance prawie do temperatury wrzenia.

W efekcie użytkownik otrzymuje dwa źródła ciepła, z których jedno (energia pobrana z produktów) jest całkowicie darmowe.

Oto zasada działania pompy ciepła. Urządzenie ma odwrócony schemat funkcjonalny w stosunku do agregatu chłodniczego – w tym urządzeniu wymiennik ciepła, czyli kratka chłodnicy, jest elementem użytecznym i docelowo bardziej wydajnym. Działa on w następujący sposób

• obieg odbioru ciepła znajduje się na zewnątrz pomieszczenia, otoczony stabilnym środowiskiem temperaturowym;
• Podczas pracy pompy ciepła temperatura ciała roboczego jest przymusowo obniżana przez naturalne procesy fizyczne poniżej temperatury otoczenia;
• ciepło jest pobierane przez czynnik roboczy, którego intensywność zależy od powstałej różnicy temperatur;
• ciało robocze wchodzi do obiegu konwersji stanu i wymiennika ciepła pomieszczenia;
• energia jest oddawana do powietrza lub innych mediów;
• czynnik roboczy w stanie wyjściowym dostarczany jest na początku cyklu (obieg odbioru ciepła).

Ten system ogrzewania ma szereg zalet i wad. Jednak w optymalnych warunkach pompa ciepła będzie wykazywać znaczne oszczędności. Ogrzewanie domu kosztuje 70-80% mniej niż w przypadku klasycznego systemu kotłów gazowych lub na paliwo stałe.

Ostateczna efektywność pompy ciepła zależy od wielu czynników. Niektóre technologie są w stanie spełnić tylko ograniczoną liczbę zadań. Inne oznaczają skomplikowaną instalację pompy ciepła.

Obecnie istnieje wiele urządzeń domowych, których właściciele nie zdają sobie sprawy, że wykorzystują innowacyjne, rewolucyjne pomysły na pozyskiwanie ciepła z otoczenia. Może to nastąpić nawet przy ujemnych temperaturach za oknem. To jest Klimatyzatory z funkcją ogrzewania, który w rzeczywistości jest oparty na mechanice pompy ciepła. Zasady działania takich urządzeń klasy powietrze-powietrze zostaną rozpatrzone później.

Jest to system ogrzewania pompą ciepła dla domu jednorodzinnego

Optymalne zastosowanie pompy ciepła do ogrzewania domu obejmuje zasobnik. W uproszczeniu wygląda to tak:

Klasyfikacja pomp ciepła w zależności od charakterystyki medium

Klasyfikacja pomp ciepła jest dość obszerna. Urządzenia dzieli się ze względu na rodzaj czynnika roboczego, zasadę zmiany jego stanu fizycznego, zastosowanie urządzeń konwersyjnych, rodzaj energii potrzebnej do pracy. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że na rynku istnieją różne kombinacje kryteriów klasyfikacji, jasne jest, że trudno jest wymienić je wszystkie. Można jednak uznać, że podstawowe zasady podziału na grupy.

Instalacja, konstrukcja i ostateczna wydajność pompy ciepła zależy od parametrów źródła ciepła i czynnika odbiorczego. Obecnie dostępnych jest kilka rodzajów rozwiązań inżynieryjnych.

Air-to-air

Pompy ciepła typu powietrze-powietrze to najczęściej spotykane jednostki. Są one kompaktowe i stosunkowo proste. Na tego typu mechanice działają domowe systemy klimatyzacyjne z trybem grzania. Zasada ich działania jest prosta:

• zewnętrzny wymiennik ciepła schładza się poniżej temperatury powietrza i pobiera ciepło;
• Temperatura freonu wchodzącego do chłodnicy znacznie wzrasta, gdy jest on sprężany;
• wentylator wewnątrz pomieszczenia dmuchający na wymiennik ciepła ogrzewa pomieszczenie.

Pobieranie energii z otoczenia nie musi odbywać się przez zewnętrzny wymiennik ciepła. W tym celu do urządzenia znajdującego się w pomieszczeniu można wdmuchiwać powietrze. Tak działają niektóre pompy ciepła systemy kanałowe.

Pompy ciepła typu woda-woda wyróżniają się większą mocą i efektywną wydajnością cieplną. Powodem jest większa pojemność cieplna płynu. Warstwa wody, w której znajduje się sonda lub wymiennik ciepła, szybko oddaje energię, a ze względu na ogromną objętość jej właściwości są znikome, przyczyniając się do stabilnej pracy układu. Urządzenia typu woda-woda są również różne wysoka wydajność.

Wskazówka! w pewnych okolicznościach obieg wodny może obejść się bez elementów pośrednich w postaci zbiornika buforowego obiegu grzewczego. Dzięki prawidłowej ocenie istniejących warunków klimatycznych i dobraniu mocy instalacji, w domu zainstalowano podgrzewacz wody z pompą ciepła i zorganizowano wydajny system ogrzewania podłogowego.

woda-woda, powietrze-woda

Systemy Combi muszą być wybierane ze szczególną starannością. Istniejące warunki klimatyczne są dokładnie oceniane. Na przykład cykl pompy ciepła woda-powietrze ma dobrą efektywność dla ogrzewania W regionach z dużą ilością mrozu. Z kolei system powietrze-woda w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym i wtórnym zasobnikiem ciepła jest w stanie wykazać maksymalne oszczędności w obszarach, gdzie temperatura rzadko spada poniżej -5…-10 stopni.

• Urządzenia do odparowywania z wykorzystaniem roztworu amoniaku, mają cykl pracy oparty na procesie odparowania w niskich temperaturach wrzenia. Skraplanie odbywa się po przejściu przez zewnętrzny wymiennik ciepła. to jest palnik ciepła. Można do niego wykorzystać praktycznie każde paliwo: paliwo stałe, benzynę, olej napędowy, gaz, parafinę, w niektórych przypadkach – alkohol metylowy. Dlatego parowe pompy ciepła są atrakcyjne w miejscach, gdzie nie ma prądu. Dodatkowo niski koszt paliwa określonego typu w regionie może skłaniać do wyboru tego typu sprzętu.
  

System z adaptacją do charakterystyki otoczenia oparty jest na pompa ciepła, klimakonwektor, pistolet grzewczy dowolnej klasy. Przy odpowiednio wysokich temperaturach zewnętrznych (do -5°C) przewidziano współpracę z pompą ciepła typu powietrze-woda…-10 stopni Celsjusza) pompa ciepła pracuje w trybie normalnym, zapewniając wystarczającą moc do ogrzewania. Cechą szczególną konstrukcji systemu jest to, że jego zewnętrzny wymiennik ciepła znajduje się w osobnym kanale wentylacyjnym. Jeśli temperatura zewnętrzna spadnie poniżej optymalnego poziomu, nawiewane powietrze jest podgrzewane za pomocą nagrzewnicy (spalinowej, elektrycznej lub gazowej).

Uwaga specjalna: większość programów obejmujących adaptację temperatury powietrza lub stabilizację pompy ciepła dotyczy urządzeń typu powietrze-powietrze i powietrze-woda. Inne systemy, ze względu na zewnętrzne wymienniki ciepła izolowane w gruncie lub wodzie, nie pozwalają na takie „cieplarniane” warunki pracy.

Podstawowa charakterystyka i obliczanie wydajności pompy ciepła

Ogólną zasadność instalacji pompy ciepła do ogrzewania domu oceniają przede wszystkim, w zakresie wydatków finansowych. Należą do nich:

• cena zakupu sprzętu;
• koszt instalacji, który może obejmować roboty ziemne;
• koszty okresowych przeglądów;
• przybliżony koszt usunięcia częstych usterek.

Wybór modelu według pojemności, jak wspomniano powyżej, są oparte na całkowitym zapotrzebowaniu na ciepło. Przybliżone obliczenia dla jednopiętrowego domu o wymiarach 10×10 metrów (300 metrów sześciennych objętości) wyglądają coś takiego:

• uwzględniono maksymalną ujemną temperaturę zimową (-20);
• Określono różnicę między pomieszczeniem a otoczeniem (20 -20 = 40);
• straty ciepła ścian są obliczane według danych referencyjnych ich materiału (dla cegieł wartość tabelaryczna wynosi 1, strata ciepła – 1x300x40 – 12000 kilokalorii na godzinę lub 13,5 kW).

Liczba ta jest minimalną mocą pompy ciepła, która wystarczy do ogrzania domu. Aby wybrać optymalny model, należy zwiększyć charakterystykę o co najmniej 50 %. Dzieje się tak ze względu na fakt, że pompa ciepła musiałaby zimą pracować w nieoptymalnych warunkach, blisko dolnego punktu zerowej efektywności temperatury otoczenia. Dla omawianego przykładu wartość ta wynosi około 20 kW.

Druga część obliczeń Wybór pojemności zasobnika. Zaleca się zainstalowanie tej części systemu tak, aby pompa ciepła mogła pracować przez ograniczoną liczbę cykli w ciągu doby. W dokumentacji urządzenia można znaleźć informacje na temat pojemności zasobnika ciepła dla danego wskaźnika cyklu. średnia wartość to 30 litrów na kilowat przy 3 startach, 20 litrów przy 5 startach. Tak więc dla pięciu cykli pracy pompy ciepła dziennie dom z przykładu będzie potrzebował zasobnika o pojemności co najmniej 400 litrów.

Wniosek

Jeżeli w wyniku analizy klimatu, dostępnych źródeł energii, charakteru gleb zapadnie decyzja o zakupie pompy ciepła do ogrzewania – zaleca się Powierz projekt systemu profesjonalistom. Optymalny wybór modelu nie opiera się jedynie na cechach wyposażenia i mechanice. Specjaliści wezmą pod uwagę moc cieplną gruntu, wybiorą schemat kombinacji o dobrej wydajności i obliczą najlepszą opcję dla robót ziemnych. Dlatego opracowany przez profesjonalistów system grzewczy z pompą ciepła sprawi, że nie spotkają Cię żadne niespodzianki i nie będziesz żałował swojego wyboru.